1. 높은-전도도 구리의 구성 요건
고전도성 구리-는 일반적으로 전기 전도성이 100% IACS(국제 단련 구리 표준) 이상인 구리를 의미합니다. 이러한 요구 사항을 충족하려면 화학 성분의 엄격한 제어가 필수적입니다.
첫째, 기본 구리 순도가 충분히 높아야 합니다. 표준 높은-전도도 구리의 경우 구리의 질량 분율은 99.90% 이상이어야 합니다. 고정밀-전자 및 전기 응용 분야의 경우 순도는 종종 99.95%보다 높거나 심지어 99.99%에 도달합니다. 구리 순도가 높을수록 불순물과 격자 결함으로 인한 전자 산란이 줄어들어 전도성이 향상됩니다.
둘째, 유해한 불순물 원소의 함량을 엄격히 제한해야 한다. 인, 철, 황, 산소, 납, 비스무트, 안티몬, 비소, 니켈과 같은 일반적인 불순물은 전기 전도성을 크게 감소시킵니다.
높은-전도도 구리의 일반적인 구성 제한은 다음과 같습니다.
인 0.005% 이하
철 0.005% 이하
유황 0.005% 이하
산소 0.02% 이하(산소-포함 구리의 경우) 이하 무산소 구리의 경우-
총 비-구리 불순물 0.05%~0.10% 이하
OFC(무산소 구리)는 산소를 0.001% 미만으로 더욱 제어하여 고온 처리 중 취성 및 전도성 손실을 방지합니다-.
2. 구리 함량이 높을수록 항상 더 좋습니까?
순수 구리에서는 구리 함량이 높을수록 전기 및 열 전도성이 향상되지만 모든 응용 분야에서 항상 더 나은 것은 아닙니다.
특정 범위 내에서 구리 순도를 높이면 불순물 산란이 줄어들고 전도성이 크게 향상됩니다. 그러나 순도가 지나치게 높으면 다음과 같은 문제가 발생합니다.
초고정제에는 전해정제, 진공용해 등 복잡한 공정이 필요하기 때문에 비용이 급격하게 증가합니다.
순동은 매우 무르고 경도와 내마모성이 낮기 때문에 기계적 강도가 감소합니다.
어떤 경우에는 미량의 유익한 원소(예: 농도가 조절된 소량의 은 또는 카드뮴)가 전도성을 심각하게 손상시키지 않고 강도와 연화 저항을 향상시킬 수 있습니다.
따라서 구리 순도는 실제 필요에 따라 선택되어야 합니다. 예를 들어, 일반적인 전기 부품은 99.90%~99.95% 순도를 사용하는 반면, 고주파-주파수 신호 및 초정밀 장치는 99.99% 이상을 요구합니다.-
3. 불순물 원소가 전도도에 미치는 영향
고용체 또는 침전 형태의 거의 모든 불순물 원소는 순수 구리의 전기 전도도를 감소시킵니다.
수용성 불순물(인, 철, 니켈, 비소, 안티몬, 비스무트)은 구리 격자를 왜곡하고 전자를 강하게 산란시켜 전도도를 급격히 떨어뜨립니다. 0.01%의 인이라도 명백한 전도성 손실을 일으킬 수 있습니다.
불용성 또는 약용성 불순물(납, 황)은 입자 경계에서 2차- 입자를 형성하여 전자 산란을 증가시키고 전도성도 감소시킵니다.
산소는 Cu2O 입자를 형성하며 이는 전도성과 가공 성능 모두에 영향을 미칩니다. 무산소 구리는 이러한 영향을 피하기 위해 특수 용도로 사용됩니다.
일반적으로 불순물과 구리 사이의 원자 반경 차이와 용해도 차이가 작을수록 전도성에 대한 손상이 작아집니다. 그렇지 않으면 영향이 더 심각합니다. 전도성이 높은 애플리케이션의 경우-불순물 함량을 최소화하는 것이 성능을 보장하는 가장 효과적인 방법입니다.
